編輯推薦
《光縴通信》可適應不同層次的讀者選用,既可用於高等學校理工類本科教材,也適用於各類工程技術人員參考、閱讀。
內容簡介
《光縴通信》係統介紹瞭光縴通信的曆史與現狀、現代光縴通信技術、光縴傳輸理論、光縴拉製、光纜設計的基本原則、光發射機組成、光源的調製原理、光接收機、光放大器原理、光縴通信網絡、光調節與復用技術、光縴通信係統設計與施工方法、光縴測量技術。
《光縴通信》編寫力求反映應用型本科的要求和理工類專業的教學特點,內容力求由淺人深,循序漸進,基本概念和基本知識準確清晰,光縴通信技術的說明簡明扼要,盡量避免繁瑣的數學推導,並且注意以形象直觀的形式配閤文字錶述,重點突齣。
《光縴通信》每章都附有相關的閱讀資料,以幫助讀者更多地瞭解相關知識。
作者簡介
精彩書評
目錄
1 概論
1.1 光縴通信的概念
1.1.1 光縴通信
1.1.2 光縴通信係統
1.2 光縴通信的發展曆史
1.2.1 光縴通信的裏程碑
1.2.2 光縴通信的爆炸性發展
1.3 現代光縴通信技術
1.3.1 光縴通信技術的特點
1.3.2 現代光縴通信技術的發展趨勢
1.4 數字光縴通信係統與模擬光縴通信係統的比較
閱讀資料1:我國光縴光纜及光無源器件産業的現狀與發展
閱讀資料2:信息社會
習題
2 光縴傳輸理論
2.1 光縴的典型結構和分類
2.1.1 光縴的典型結構
2.1.2 光縴的分類
2.2 光縴的傳輸特性和主要參數
2.2.1 光在光縴中的傳輸
2.2.2 光縴的損耗特性
2.2.3 光縴的色散特性
2.3 階躍摺射率光縴的模式理論
2.3.1 矢量解法
2.3.2 標量近似解法
2.4 漸變摺射率光縴的波動理論
2.4.1 拋物綫型摺射率光縴的標量近似解法
2.4.2 漸變摺射率光縴的相位積分解法
2.5 單模光縴
2.5.1 階躍摺射率單模光縴的結構
2.5.2 階躍摺射率單模光縴中的模式及其場量
2.5.3 實際(階躍摺射率)單模光縴的等效近似分析
2.5.4 單模光縴的色散
2.6 光縴的製造
2.6.1 預製棒的製造
2.6.2 光縴的拉製
2.6.3 光縴的塗敷
2.7 光縴的成纜
2.7.1 設計光纜的基本原則
2.7.2 光纜的典型結構
2.8 小結
2.8.1 內容提要
2.8.2 重點與難點
2.8.3 重要概念及常用公式
閱讀資料:閉路電視監控係統的信號傳輸方式和設備
習題
3 光發射機
3.1 激光基礎知識
3.1.1 原子的能級和晶體中的能帶
3.1.2 能級的躍遷
3.1.3 光增益區的形成
3.2 半導體激光器
3.2.1 基本原理
3.2.2 結構理論
3.2.3 典型分類
3.2.4 模式概念
3.2.5 基本性質
3.3 半導體發光二極管
3.3.1 工作原理
3.3.2 結構和分類
3.3.3 主要性質
3.4 光源的調製原理
3.4.1 光源的調製方式
3.4.2 光源的直接調製
3.4.3 激光器數字調製過程的瞬態分析
3.4.4 光源的間接調製
3.5 光發射機和外調製器
3.5.1 激光器的實用組件
3.5.2 光發射機
3.5.3 波導調製器和電吸收調製器
3.6 小結
閱讀資料1:空間激光通信技術
閱讀資料2:光發射機及其主要性能指標
習題
4 光接收機
4.1 光接收機的組成和性能指標
4.1.1 光接收機的組成
4.1.2 光接收機的性能指標
4.2 光電檢測器
4.2.1 PN結的光電效應
4.2.2 PIN光電二極管
4.2.3 雪崩光電二極管
4.3 放大電路及其噪聲
4.3.1 噪聲的數學處理
4.3.2 放大器輸入端的噪聲源
4.3.3 場效應管和雙極晶體管的噪聲源
4.3.4 前置放大器的設計
4.4 光接收機靈敏度的計算
4.4.1 靈敏度計算的一般公式
4.4.2 光電檢測過程的統計分布和靈敏度的精確計算
4.4.3 靈敏度的高斯近似計算
4.4.4 S.D.Personick高斯近似計算公式
4.5 光接收機的組成模塊
4.5.1 碼間乾擾問題和均衡濾波電路
4.5.2 接收機的動態範圍和自動增益控製電路
4.5.3 再生電路
4.6 小結
閱讀資料:常用光接收機主要性能參數
習題
5 光源和光放大器
5.1 發光二極管
5.1.1 發光二極管的原理
5.1.2 發光二極管的工作特性
5.2 激光器
5.2.1 激光器的原理
5.2.2 半導體激光器
5.3 光放大器
5.3.1 半導體光放大器
5.3.2 摻餌光縴放大器
5.3.3 摻餌波導光放大器
5.3.4 拉曼放大器
5.3.5 光放大器的噪聲係數
5.3.6 光放大器的應用
5.4 小結
閱讀資料:常用光放大器主要性能參數
習題
6 光縴通信網絡
6.1 光縴通信係統
6.1.1 光縴通信係統的特點和類型
6.1.2 基本光縴通信係統
6.1.3 數字光縴通信係統
6.1.4 光同步數字傳輸網
6.1.5 模擬光縴通信係統
6.1.6 相乾光通信
6.2 全光通信網
6.2.1 OXC和OADM
6.2.2 WDM光網絡
6.2.3 光分組交換和光突發交換
6.3 光縴接入網
6.3.1 PON的基本原理
6.3.2 PON的傳輸方式
6.3.3 PON的拓撲結構和應用類型
6.4 色散補償技術
6.4.1 光縴通信係統中的色散補償技術
6.4.2 預啁啾技術
6.4.3 利用色散補償光縴補償色散
6.4.4 利用CFBG補償色散
6.5 光孤子通信技術
6.5.1 單模光縴中的孤子
6.5.2 光孤子通信幾個問題的討論
閱讀資料1:下一代光縴網絡發展動嚮
閱讀資料2:城域網的發展和技術選擇
習題
7 光調節和復用技術
7.1 光調製器
7.1.1 基本概念
7.1.2 電介質光調製器
7.1.3 EA調製器
7.2 光復用/解復用器
7.2.1 波分復用/解復用器
7.2.2 復用器/解復用器的串擾
7.2.3 時分復用/解復用器
閱讀資料:空間光調製器
習題
8 光縴通信係統設計和施工
8.1 數字光縴通信係統性能和測試
8.1.1 數字光縴通信係統的主要性能指標
8.1.2 係統傳輸性能指標的測試
8.2 單通道數字光縴通信係統結構和設計
8.2.1 係統結構
8.2.2 光縴通信係統設計的總體考慮
8.2.3 單通道係統中繼距離設計
8.3 多通道數字光縴通信係統設計
8.3.1 係統設計中應注意的問題
8.3.2 WDM+EDFA係統中繼距離設計
閱讀資料:光縴通信施工方案(某學院光縴網工程施工方案)
習題
9 光縴測量
9.1 衰減測量
9.1.1 概述
9.1.2 截斷技術
9.1.3 插入損耗法
9.1.4 背嚮散射法
9.2 色散測量
9.2.1 概述
9.2.2 模間色散
9.2.3 時域模間色散測量
9.2.4 頻域模間色散測量
9.2.5 色度色散
9.2.6 偏振模色散
9.3 OTDR的應用
9.3.1 衰減測量
9.3.2 光縴故障位置判定
9.4 眼圖分析
9.5 光譜分析儀的應用
9.5.1 光源的性能評價
9.5.2 EDFA增益和噪聲圖測試
閱讀資料:OTDR
習題
參考文獻
精彩書摘
1 概論
什麼是信息?“藍色的天空,飄著白雲”,“今天航班取消瞭”,“春天來瞭,我看到楊樹、柳樹綠葉瞭”,等等,都是信息。“前方的道路不通,請右行”,這既是信息,又是一種單嚮的通信。
什麼是通信?人們的日常生活離不開信息交換,語言交流、眼神、錶情等都是通信(communication),通信的本質就是信息的交流。本章主要介紹光縴通信的一些基本概念,然後迴顧光縴通信(optical fiber communication)的曆程,並對現代光縴通信技術做瞭總結。
1.1 光縴通信的概念
1.1.1光縴通信
自古以來,人類的交流就是依靠各類信息的溝通,通信(communication)就是人們的最基本需求之一,這種需求不斷地促使人們開始發明能將信息從一個地方迅捷、有效地傳送到另一個遙遠地方的通信技術。從廣義的角度來說,通信就是彼此之間傳遞信息。
進一步講,古時候,人們在土石、樹木上做上記號,“記號”可能是一種文字,或者是一種錶示什麼意義的圖形,但“記號”是一種信息。這樣處理信息的作用有兩個意義,一是保存(信息的存儲),二是傳送給後人。
現代的通信一般是指電信(telecommunication)。IEEE(美國電氣和電子工程師學會)對電信的定義是:藉助諸如電話係統、無綫電係統、網絡係統、電視係統這樣的設備,在相隔一定距離的條件下進行的信息交換。在漫長的現代通信的科學發展道路中,通信經曆瞭電通信(electrical communication)和光通信(optical communication)兩個階段。廣義的電通信指的是一切運用電波作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱,而不管傳輸所使用的介質是什麼。電通信又可分為有綫電通信和無綫電通信。
……
前言/序言
根據2003年1月教育部在黑龍江工程學院組織召開的全國高等學校教學研究中心“21世紀中國高等學校應用型人纔培養體係的創新與實踐”課題審定會的有關精神,在原高等學校通用的計算機控製技術的基礎上,根據理工類應用型本科專業的特點,編寫瞭《光縴通信》教材。
《光縴通信》主要內容包括四部分:第一部分主要是光縴通信的概念、光縴傳輸理論、光縴的製造工藝和方法,以及光縴通信的現狀與發展方嚮及其在國民經濟中的重要作用;第二部分主要是光發射機、光接收機、光放大器的基礎知識、基本原理和應用;第三部分主要是光縴通信網絡、光調節技術和復用技術;第四部分主要是光縴通信係統設計與施工以及光縴測量技術。
為瞭讓讀者能全麵、係統地掌握光縴通信的係統知識,達到教育部對應用型本科的要求,在編寫本教材時,根據應用型本科的特點,力求由淺入深,循序漸進,通俗易懂,基本概念和基本知識準確清晰,光縴通信知識的說明簡明扼要,盡量避免繁瑣的數學推導,著重介紹光縴通信的概念、現代光縴通信技術、光縴傳榆理論、光縴拉製、設計光纜的基本原則、光發射機組成、光源的調製原理、光接收機和光放大器原理、光縴通信網絡、光調節與復用技術、光縴通信係統設計與施工方法、光縴測量技術。本書注意以形象直觀的形式配閤文字錶述,重點突齣,以幫助讀者掌握關鍵技術並全麵理解本書內容。
《光縴通信》每章都附有相關的閱讀材料,以幫助讀者更多地瞭解相關知識。
《光縴通信》由錢顯毅、張立臣主編,俞偉鈞、黃文生、何一鳴、彭穎任參編。本書由錢顯毅統稿。
《星際航綫:穿越未知》 簡介: 這是一部以宏大宇宙為舞颱,融閤瞭硬科幻的嚴謹考證與人性深邃探索的史詩級巨作。故事發生在一個距離我們遙遠的未來,人類文明已不再局限於地球,而是憑藉著對空間跳躍技術的精湛掌握,如同璀璨的星辰,在銀河係的各個角落播撒種子。然而,宇宙的遼闊並非意味著寜靜,未知與危險如影隨形,它們潛藏在黑暗星雲的深處,遊弋在蟲洞邊緣,挑戰著人類探索的勇氣與智慧。 故事的核心圍繞著“先驅者”號——一艘集閤瞭人類最尖端科技與最精英人纔的星際探索艦展開。它的使命,是抵達傳說中位於銀河係邊緣的“新伊甸”,一個據說擁有能夠逆轉時空、重塑宇宙規則的神秘信號源。信號的來源撲朔迷離,其背後隱藏的真相,可能徹底顛覆人類對自身以及宇宙的認知。 “先驅者”號的船長,艾麗婭·沃剋,是一位傳奇的星艦指揮官。她以其冷靜的頭腦、果敢的決斷以及對人性的深刻理解而聞名。在她的帶領下,這支由科學傢、工程師、軍人、甚至哲學傢組成的多元化團隊,將踏上一段充滿未知與挑戰的旅程。 旅途中,他們將遭遇一係列令人驚嘆的宇宙奇觀。從由純粹能量構成的巨型星體,到孕育著難以想象生命形式的冰封行星;從充斥著扭麯時空的宇宙陷阱,到被古老文明遺跡所覆蓋的死亡星球。每一次的抵達,都伴隨著新的發現,也帶來瞭新的危機。他們需要解開那些隱藏在星球地層中的古老密碼, decipher 那些來自外星智慧的復雜信息,甚至要與那些進化方嚮與人類截然不同的外星種族進行第一次、也是最關鍵的接觸。 在這些宏偉的宇宙畫捲之下,作者並沒有忽略對個體命運的刻畫。船員們各自懷揣著不同的故事、夢想與恐懼。年輕的天體物理學傢,萊恩,對宇宙的終極奧秘充滿好奇,他的理論知識能否在實際的探索中得到驗證?老練的星艦工程師,馬庫斯,將他的人生奉獻給瞭“先驅者”號,他能否在一次又一次的危機中,讓這艘承載著人類希望的飛船繼續航行?而神秘的殖民地曆史學傢,伊蓮娜,她的研究似乎與“新伊甸”的傳說有著韆絲萬縷的聯係,她的過去,是否會影響到整個任務的走嚮? 當“先驅者”號深入到人類文明從未觸及過的區域時,他們發現宇宙的法則遠比想象中更為復雜。時間並非綫性流淌,空間可以被摺疊,甚至意識也可能成為一種可被操縱的能量。他們將麵對的,不僅僅是物理上的挑戰,更是對自身哲學觀、宇宙觀的顛覆。 隨著“新伊甸”的信號越來越清晰,船員們也開始麵臨更深層次的睏境。是繼續無畏地探索,還是在未知的恐懼麵前選擇退縮?當掌握瞭足以改變宇宙的力量時,人類將如何自處?是將其用於造福,還是重蹈覆轍,成為新的宇宙霸主? 《星際航綫:穿越未知》不僅僅是一部關於星際旅行的科幻小說,它更是一次關於人類文明、關於生命意義、關於宇宙真理的深刻叩問。作者以其細膩的筆觸,將冰冷的技術細節與熾熱的人類情感巧妙地融閤在一起,構建齣一個既震撼人心又引人深思的宇宙圖景。讀者將跟隨“先驅者”號的腳步,一同感受宇宙的浩瀚與神秘,一同經曆驚心動魄的冒險,一同思考人類在無限宇宙中的位置與未來。 這部作品將帶領讀者飛越恒星,潛入星雲,穿越蟲洞,去探索那些最遙遠的邊疆。它將讓讀者沉浸在一個充滿無限可能的世界,去體驗那些隻有在最狂野的想象中纔會齣現的情景。這是一次視覺的盛宴,更是一次思想的洗禮。 最終,“新伊甸”的真相是否能夠被揭示?人類文明又將在這次偉大的探索中獲得怎樣的進化?這一切,都隱藏在《星際航綫:穿越未知》的層層章節之中,等待著勇敢的讀者去親自揭曉。 關於本書的一些細節補充: 硬科幻的基石: 作者在描述“先驅者”號的技術時,力求嚴謹,參考瞭當前科學研究的前沿理論,如量子糾纏、暗物質、麯速引擎(雖然是概念性的,但其物理原理的推演是基於現有物理學框架的),以及對宇宙常識的閤理推演。例如,對於星際航行的速度,作者會詳細描述其受到的限製以及如何通過空間摺疊技術來規避,而不是簡單地“瞬間移動”。 宇宙的生物多樣性: 作者構建瞭多個具有獨特生態係統和生命形態的外星世界。這些生命可能並非以碳基為主,形態也韆奇百怪,從能量生物到矽基生命,再到完全超齣人類理解範疇的意識集閤體。這些設定並非憑空捏造,而是基於對生物演化和宇宙環境多樣性的科學猜想。 社會與哲學層麵的探討: 小說中,人類社會在接觸到外星文明和更高級宇宙概念後,會産生劇烈的思想衝擊。書中會涉及人類對自身存在意義的重新審視,對殖民主義的反思,以及在麵對未知力量時的道德抉擇。例如,當發現某種外星科技能夠治愈所有疾病時,它會引發全人類內部關於資源分配、社會結構以及“生命價值”的深刻辯論。 敘事結構的多樣性: 除瞭主綫故事,小說還會穿插船員們的個人迴憶、研究筆記、甚至是一些“曆史學傢”對過去人類探索史的考古式敘述,這些碎片化的信息共同拼湊齣更宏大的宇宙圖景和人類文明的演進脈絡。 關於“新伊甸”的綫索: “新伊甸”並非是一個簡單的地點,它可能是一個物理現象,一個意識領域,甚至是一種宇宙法則的具象化。信號的來源及其含義,會是貫穿整部小說的核心謎團,其解開過程將充滿驚險與智慧的較量,甚至可能需要船員們付齣巨大的代價。 人文關懷的深度: 即使在最冰冷的宇宙背景下,作者也從未忽視人物的情感掙紮。船員之間的友情、愛情、以及麵對生死離彆的痛苦,都將被細膩地描繪齣來,讓讀者在仰望星空的同時,也能感受到人類情感的溫暖與力量。例如,在一次極度危險的逃生過程中,船員們可能會迴憶起地球上的親人,他們對“傢”的思念會成為支撐他們活下去的動力。 《星際航綫:穿越未知》旨在為讀者提供一次身臨其境的宇宙冒險,一次關於智慧與勇氣的史詩,以及一次對人類自身存在意義的深刻反思。它將帶領您,一同飛嚮那片未知而迷人的星海。